加速碳化条件下不同养护制度对碱矿渣混凝土钢筋锈蚀的影响

研究了加速碳化环境(CO_(2)浓度为20%)下,标准养护、饱和Ca(OH)_(2)溶液养护和蒸压养护对CaO+Na_(2)CO_(3)为激发剂的碱矿渣混凝土(CNC)中钢筋锈蚀的影响。结果表明,与标准养护相比,饱和Ca(OH)_(2)溶液养护不改变CNC的水化产物,但使其早期水化更加充分,因此平均孔径减小;蒸压养护使CNC水化产物由C-S-H凝胶转化为水榴石与11-?型的托勃莫来石,平均孔径和总孔隙率显著减小。在相同的加速碳化龄期下,与标准养护相比,饱和Ca(OH)_(2)溶液养护和蒸压养护的CNC碳化深度降低、CNC中钢筋发生高概率锈蚀时间延缓、钢筋失重率下降。与相同养护条件下的普通硅酸盐混凝土相比,标准养护和饱和Ca(OH)_(2)溶液养护的CNC中钢筋抗锈蚀能力远小于普通硅酸盐混凝土,而蒸压养护的CNC中钢筋抗锈蚀能力大于普通硅酸盐混凝土。

碱激发矿渣液相环境中钢筋钝化膜形成及破坏规律

为探寻碱激发矿渣(AAS)液相环境中钢筋钝化膜的形成和破坏机制,本文制备了不同配合比的AAS胶凝材料体系,研究了AAS真实孔溶液pH值在不同激发剂种类、碱当量、水玻璃模数、粉煤灰掺量、养护时间等因素下的经时演变规律,并对模拟孔溶液中钢筋钝化膜的生成时间、组成成分、厚度和钝化膜破坏时的临界氯离子浓度进行了经时追踪检测及分析。结果表明,AAS真实孔溶液的pH值随养护时间的增加而下降,各样品28 d时的pH值均保持在12.8以上。模拟孔溶液中pH值的增加缩短了钢筋钝化膜的形成时间,增加了钝化膜厚度,并提高了其抗氯离子侵蚀能力。AAS真实孔溶液较高的pH值可为钢筋钝化膜的稳定存在提供更有利的液相环境,从而提高钢筋混凝土结构的长期服役性能。

硬脂酸盐改性碱矿渣砂浆的抗硫酸盐物理侵蚀性能

测试分析了不同种类硬脂酸盐改性碱激发矿渣(AAS)抗硫酸盐物理侵蚀性能及其变化规律.结果表明:在干湿循环条件下AAS受到明显物理结晶损伤;加入硬脂酸钙(CaSt)、硬脂酸钠(NaSt)后能通过降低吸水速率、改善内部孔结构、减小表观损伤,来提升AAS半浸泡-干湿循环下的抗硫酸钠物理结晶破坏能力;硬脂酸钾(KSt)的加入则加剧了AAS硫酸钠物理结晶破坏.

白泥掺量对碱矿渣/白泥砂浆干燥收缩的影响

为了高效利用造纸工业固废白泥,以硅酸钾和碳酸钾为复合激发剂,白泥和矿渣为复合前驱体,研究不同白泥掺量对碱矿渣/白泥砂浆(ALM)干燥收缩的影响,并通过X射线衍射分析、热重-微商热重分析和压汞法解释其机理。结果表明:随着白泥掺量的增大,ALM的水化硅酸钙凝胶(C-(A-)S-H)量减少,类水滑石量保持不变,文石、球霰石和方解石量增多,凝胶孔(3.12~10 nm)和中孔(10~50 nm)减少,大孔(>50 nm)增加,ALM吸水率增大,水分损失率增大,名义晶胶比增大,ALM的抗压强度和干燥收缩降低。白泥掺量为20.0%的ALM具有较好的28 d抗压强度和较低的干燥收缩。

山体隧道洞渣碱活性评定及碱骨料反应抑制措施研究

对某高速隧道洞渣进行了碱活性判定,从密实性和疏水性方面提出了碱骨料反应抑制措施,并通过膨胀率、强度综合评价抑制效果,从吸水率、孔溶液中碱含量探究了抑制机理。结果表明:洞渣骨料属于高活性碱-硅酸骨料,存在碱骨料反应风险;控制粉煤灰掺量不低于30%可有效抑制洞渣碱骨料反应;采用10%~12%的RMA纳米防腐剂或2.5%~7.5%的TIA抗侵蚀抑制剂优化单掺30%粉煤灰可以兼具强度保障和碱骨料反应抑制;单掺粉煤灰、复掺粉煤灰和RMA纳米防腐剂主要通过降低孔溶液中游离态的碱离子,实现碱骨料反应的抑制;复掺粉煤灰和TIA抗侵蚀抑制剂主要通过碱离子和吸水率的双重降低,实现碱骨料反应的抑制。

碱矿渣泡沫混凝土组分优化及孔结构特征研究

以碱激发矿渣为胶凝材料,研究了不同硅灰掺量、PVA纤维和胶粉掺量对AAS泡沫混凝土固化沉降率、强度和干密度、吸水率的影响,得出各组分的最佳掺量,并对不同泡沫掺量下AAS泡沫混凝土孔结构特征进行研究。结果表明:(1)适量掺入硅灰可以降低干密度和吸水率,适量的PVA纤维和胶粉对固化沉降率和强度有利,最佳硅灰掺量为4%,PVA纤维掺量为0.8%,PVA胶粉掺量0.6%。(2)当泡沫掺量为3.5L/kg时,制备得AAS泡沫混凝土固化沉降率约为4.3%,强度约为3.6Mpa,干密度约为650kg/m^(3),吸水率为43%。(3)不同泡沫掺量下AAS泡沫混凝土平均孔径主要集中于97~186 um之间,孔平均圆度介于1.53~1.75之间,合理的泡沫掺量为3~5L/kg。

活性MgO对碱-矿渣-偏高岭土基地聚物干缩特性的影响

通过添加不同活性MgO,研究了其对碱-矿渣-偏高岭土基地聚物(ASM地聚物)干缩性能的影响,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和压汞仪(MIP)等微观测试手段揭示了其内在影响机制.结果表明:随着MgO活性的增加,ASM地聚物的干缩率先减小后增大,当MgO活性适中时,ASM地聚物干缩率降低约15.0%;所生成的镁铝水滑石及水化硅酸镁(M-S-H)凝胶能够有效填充ASM地聚物孔隙,减小干燥收缩,增加结构致密程度.

低密度碱矿渣发泡混凝土的制备及基本力学性能

采用化学发泡方法,以双氧水作为发泡剂,水玻璃作为激发剂,研究了激发剂初始温度、催化剂掺量、稳泡剂种类、孔结构对碱矿渣发泡混凝土基本力学性能的影响。结果表明,通过调控激发剂初始温度和催化剂掺量可以使气体的产生速率和浆体的凝结硬化达到一个较好的平衡,配合加入合适的稳泡剂能成功制备出密度约为250 kg/m 3且内部结构良好的碱矿渣发泡混凝土。对比不同稳泡剂制备的同一密度等级下碱矿渣发泡混凝土的抗压强度,发现植物蛋白作稳泡剂制备碱矿渣发泡混凝土的性能最好。

碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的碱骨料反应机理研究

碱激发胶凝材料是一种新型低碳材料,其液相环境的碱度普遍高于水泥基材料,势必导致碱骨料反应引起的体积变形不同于水泥基材料。为探究碱激发胶凝材料的碱骨料反应行为与液相碱度的关系,选取花岗岩为代表性骨料制备碱激发偏高岭土-矿渣砂浆,研究在不同浓度NaOH溶液浸泡下的砂浆变形行为。结合微观分析表明,碱激发胶凝材料的体积收缩能很好地抑制碱骨料反应产生的膨胀,不同浸泡条件下碱激发偏高岭土-矿渣砂浆会呈现不同的变形行为。碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的膨胀是由碱骨料反应生成产物以及原类沸石结构的水化硅铝酸钠凝胶向沸石结构转化所造成的。当碱激发胶凝材料的孔溶液氢氧根离子浓度大于0.209 mol/L时,碱骨料反应会发生。

硬脂酸钠对碱激发矿渣-赤泥胶凝材料吸水速率的影响

碱激发矿渣-赤泥胶凝材料(AASR)由于吸水速率较大,水分和侵蚀性离子易进入AASR内部,对其耐久性构成重大威胁。本文利用硬脂酸钠(NaSt)改善AASR的孔结构,并在孔隙壁上引入憎水膜,降低AASR的吸水速率。通过对AASR孔结构、接触角和微观形貌的分析,揭示了NaSt对AASR吸水速率的改善机理。结果表明:NaSt在AASR内部引入了较多的封闭孔,内部孔隙之间的连通性会被这些封闭气孔阻断,从而阻断水分在AASR孔径中的传输;NaSt在毛细孔壁形成憎水膜,增大了孔壁接触角,降低了毛细管吸力;掺入质量分数为0.5%的NaSt后,AASR的初始吸水速率的降低幅度高达83%,但对力学性能影响较小。

等强度条件下碱激发高炉镍渣混凝土与普通硅酸盐水泥混凝土的性能对比

分别以NaOH和水玻璃为激发剂,制备了碱激发高炉镍渣混凝土,在碱激发高炉镍渣混凝土的7 d抗压强度与普通硅酸盐水泥混凝土的28 d抗压强度基本相等的条件下,对比了碱激发高炉镍渣混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土的后期(90 d)力学性能、孔结构发展规律和抗氯离子渗透性能的差异。结果表明:碱激发高炉镍渣混凝土的早期(7 d前)强度发展迅速,其中,NaOH激发高炉镍渣混凝土28 d后的强度发展相对缓慢;等强度条件下,碱激发高炉镍渣混凝土的后期抗压强度和劈裂抗拉强度、孔结构和抗氯离子渗透性能均优于普通硅酸盐水泥混凝土,其中,水玻璃激发高炉镍渣混凝土的各项性能最好。

碱锂渣混凝土的孔径分布与活性评价

为研究大掺量下锂渣混凝土的性能,采用氯离子渗透、吸水动力学、活性评价等方法分析了碱锂渣混凝土的力学性能、氯离子渗透性能、孔结构参数和活性因子。结果表明,锂渣掺量在40%以内时,掺碱混凝土的活性因子、抗压强度均较未掺碱时大;掺碱后混凝土的孔径均匀性较不掺碱时更大,平均孔径则更小;碱的使用激发了锂渣活性,有利于大掺量锂渣的利用,为利用碱锂渣制备混凝土提供了理论参考。

PL复合掺合料对骨料碱活性的抑制及孔溶液分析

磷渣粉/石灰石粉复合掺合料(简称PL掺合料)作为替代粉煤灰的一种新型掺合料,其主要物理力学性能与粉煤灰接近,但其对于混凝土骨料的碱活性抑制效果尚需进一步研究。本工作采用石英砂作为活性骨料,在保证有效碱含量相同的前提下,对比了水泥、水泥+粉煤灰、水泥+PL掺合料等砂浆试件的砂浆棒膨胀率,并对38℃水养条件下长龄期试件的孔溶液进行跟踪测量。结果表明,合适掺量的PL掺合料可有效抑制砂浆膨胀率,并显著降低活性骨料浆体孔溶液中碱离子浓度及pH值,从而达到抑制碱骨料反应的效果。

碱激发碳酸盐矿-矿渣复合作用及机理的研究

采用无活性的锆英石分别等体积替代碱激发碳酸盐矿-矿渣胶凝材料(AACSCM)中的碳酸盐矿和矿渣,通过胶砂强度试验考察了在AACSCM材料中碳酸盐矿与矿渣的复合作用,进而通过净浆硬化体的孔溶液成分分析研究了其复合作用机理。结果表明:在硅酸钠溶液-碳酸盐矿-矿渣体系反应的后期,矿渣、碳酸盐矿与硅酸钠溶液之间具有显著的协同效应。其机理是:在反应后期,由矿渣自身解体提供的Ca2+、Mg2+等的数量已不足,而Al3+则有较多剩余,此时,碳酸盐矿的溶解提供了所需的Ca2+和Mg2+,促进了矿渣进一步解体,而矿渣解体需要更多的Ca2+和Mg2+,反过来又加速了碳酸盐矿的溶解,如此反复,使得整个体系的反应程度有较大提高,材料的强度和抗渗性能等得到显著改善。

水玻璃碱浓度和模数对碱矿渣胶凝材料孔隙液化学组成影响试验研究

利用固液萃取法提取碱矿渣胶凝材料孔隙液,对孔隙液碱度和各离子浓度进行表征,并与硅酸盐水泥进行对比。同时研究了水玻璃碱浓度与模数对碱矿渣胶凝材料孔隙液化学组成的影响。结果表明:碱矿渣胶凝材料孔隙液的pH值较硅酸盐水泥低;孔隙液中的离子以钠为主。碱矿渣胶凝材料孔隙液中钠、硅、硫离子浓度随着水玻璃碱浓度的增加而增加;钙、镁、铝离子浓度则随着水玻璃碱浓度的增加基本呈下降趋势。碱矿渣胶凝材料孔隙液中钠离子和钾离子浓度随着模数的提高先上升后下降,在模数为1.5时达到最大,而钙、镁、铝离子浓度则在水玻璃模数为1.5时达到最低,水玻璃模数对孔隙液中硅、硫离子浓度没有显著的影响。随着水玻璃碱浓度的升高,碱矿渣胶凝材料孔隙液pH值呈上升趋势;随着水玻璃模数的增大,碱矿渣胶凝材料孔隙液pH值基本呈现出先增大后减小的趋势,pH值在水玻璃模数为1.5时达到最大值。

碱矿渣加气混凝土制备与性能研究

本文以化学发泡方法制备了碱矿渣加气混凝土(AASAC),研究了其孔结构与宏观性能之间的关系。结果显示:AASAC干密度范围在400~700 kg/m^3,其体积吸水率与孔隙率成线性相关性,28 d抗压强度和干燥收缩值随孔隙率增加而减小。加气混凝土断面图像分析结果表明,引入气孔圆度值接近于1以及气孔孔径在100μm以内的气孔比例越大,混凝土强度越高。

碳化对碱矿渣水泥石孔结构的影响

以水玻璃(WG)和氢氧化钠(NH)为碱组分配制碱矿渣水泥石(AASS),采用氮吸附方法分析了这两种碱矿渣水泥石碳化前后的孔结构,并与硅酸盐水泥石(PC)作对比.结果表明:碳化前,以水玻璃为碱组分的矿渣水泥石比表面积最大,平均孔径最小,累积孔体积最大,最可几孔径最小;以氢氧化钠为碱组分的碱矿渣水泥石比表面积最小,平均孔径最大,累积孔体积最小,最可几孔径最大;而硅酸盐水泥石的比表面积、平均孔径、累积孔体积及最可几孔径均介于上述两者之间.碳化后,上述3种水泥石平均孔径、最可几孔径均减小;碱矿渣水泥石比表面积增大,硅酸盐水泥石比表面积减小.

减缩剂对碱激发煤矸石-矿渣胶凝材料性能的影响

本文探讨了减缩剂(SRA)对碱激发煤矸石-矿渣(AACGS)胶凝材料力学性能和干燥收缩的影响,进一步分析掺入SRA后水化热、水化产物及微观结构的变化规律。结果表明:掺入3%(质量分数)SRA明显降低了AACGS胶凝材料的力学性能,但随着水化的进行,降低幅度逐渐减小;随着SRA掺量的增加,干燥收缩显著减小。微观分析表明,SRA的掺入没有导致新的水化产物生成,但延缓了水化反应,抑制了碱激发材料早期的聚合反应,增加了碱激发胶凝材料的孔隙率,这也是SRA使AACGS胶凝材料力学性能降低的原因。SRA并没有明显改变孔隙溶液中碱金属离子的浓度,水化进程的延缓和固相结构的形成是其降低AACGS砂浆干燥收缩的主要原因。

无碱矿物激发剂在粉煤灰矿渣混凝土中的应用研究

本文在制备C30商品混凝土中加入无碱矿物激发剂并研究其对混凝土性能的影响,在此基础上开发研制高掺量粉煤灰矿渣混凝土。研究表明无碱矿物激发剂能很好地激发粉煤灰矿渣的早期水化活性,促使钙矾石的生成,从而使粉煤灰矿渣混凝土的早期强度得到很大提高。此外,研究还证明无碱矿物激发剂具有水化膨胀性,它在一定程度上能改善混凝土的收缩。同时,混凝土的孔结构也能得到优化。

CeO_2负载多孔碱激发钢渣基催化剂的制备及其光催化性能

固体废弃物高附加值利用是资源可持续发展的重要途径之一,创新性的提出了以丙烯酸树脂乳液为孔形成剂,对碱激发钢渣基胶凝材料的孔结构进行调变,制备出新型多孔碱激发钢渣基胶凝材料,采用初湿浸渍法合成了一种新型的CeO_2负载的多孔钢渣基催化剂。利用XRF,XRD,BET,UV-Vis DRS等手段对光催化剂的组成、结构及光谱性能进行了表征,评价了其光催化分解水制氢活性。结果表明:孔形成剂的加入,改变了碱激发钢渣基胶凝材料的孑L结构,其介孔体积增加了70.27%,负载8 Wt%CeO_2的光催化剂介孔体积增加了144.14%。在模拟太阳光源辐照6 h后,负载8 Wt%CeO_2的光催化剂的最高产氢活性(7 653μmol·g^(-1))和产氢速率[1 275.5μmol·(g·h)^(-1)]归因于介孔体积增加了水分子的传质速率以及高分散的CeO_2活性组分与载体中FeO形成的耦合半导体促进了光生电子-空穴对的高效分离。